1 宁波大学高等技术研究院 红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 浙江省海洋研究院，浙江 宁波 315211
4 吉林大学 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
基于空分复用技术的多芯光纤通信核心指标之一是信道串扰，该问题的存在极大地影响着传输距离及信号质量，尤其是在宽带光纤放大系统中。本文重点讨论了弱耦合19芯光纤的串扰问题，同时提出了一种利于多组分碲酸盐玻璃挤压制备的沟槽辅助型19芯光纤，并采用耦合功率理论和有限元法对模型进行了相关性能的数值仿真，系统研究了沟槽尺寸、折射率分布及相关光纤参数对芯间串扰的影响。仿真结果表明，优化设计后的光纤在1 550 nm处拥有-156 dB/100 m的低串扰值，可以满足大容量光纤通信用宽带光放大器的应用需求。
低串扰 19芯光纤 沟槽辅助型 多组分碲酸盐玻璃 low crosstalk 19-core fiber trench assisted multicomponent tellurite glass
1 宁波大学信息科学与工程学院，高等技术研究院，红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 嘉兴南湖学院，浙江 嘉兴 314001
4 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力，因此，开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化，结果表明：当矩形芯的长宽比a/b＝3.6时，在波长1.55 μm处，双折射能达到4.7×10－4，高于传统的石英保偏光纤；当空气孔半径r＝28 μm且两空气孔间距d＝5.1 μm时，双折射值在波长5 μm处高达7.1×10－3；在工作波长范围内，两极化模的限制损耗均低于10－3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤，其在波长5 μm处的双折射高达4.6×10－3，接近石英光子晶体光纤的双折射水平。
1 宁波大学信息科学与工程学院, 高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
基于挤压技术制备新型七芯光纤。首先通过蒸馏纯化工艺和传统熔融淬冷法制备了As2Se3和As2S3两种玻璃,采用改进的分离式挤压法制备了光纤预制棒,并结合聚合物层的高温涂覆保护获得了结构完整的新型七芯硫系玻璃光纤,该光纤的数值孔径分布范围高达1.20~1.45。采用截断法测试了该光纤的损耗,最低损耗约为1.9 dB/m@4.4 μm,最后将飞秒激光结合光参量放大器(OPA)作为泵浦源测试了该光纤的非线性性能,在14 cm长的七芯光纤中获得了谱宽范围为1.5~12 μm的超连续谱输出。结果表明,该七芯硫系光纤具有良好的非线性性能,在中红外光学领域具有重要的应用价值和研究意义。
光纤光学 七芯光纤 硫系玻璃 挤压法 中红外超连续谱 光学学报
2021, 41(10): 1006003
1 宁波大学 信息科学与工程学院，高等技术研究院，红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院 南湖学院，浙江 嘉兴 314001
利用熔融淬冷法制取了 (Ge10Te43)90-AgI10和Ge10Sb10Se80玻璃，并采用挤压法制成了一种对环境无害的双材料类芯包结构的悬吊芯光纤.制成的光纤具备3~11 μm的宽谱透光性，其最低损耗仅为0.5 dB/m.讨论了GeTe-AgI悬吊芯光纤的光场模式和红外激光光斑，并利用中红外光参量放大器进行激光泵浦，获得了光谱宽度为1.6~8.9 μm的超连续谱输出.
硫系玻璃 中远红外 悬吊芯光纤 光纤损耗 超连续谱 Chalcogenide glass Mid far-infrared Suspended-core fiber Fiber loss Supercontinuum 光子学报
2019, 48(11): 1148020
1 宁波大学信息科学与工程学院,高等技术研究院,红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
为了制备无砷红外硫系光纤,采用熔融-淬冷法和蒸馏提纯工艺熔制了高纯度的Ge20Se79Te1和Ge20Se80两种玻璃,基于优化的掏心挤压法制备出具有理想芯包结构的Ge-Se光纤预制棒。拉丝后的Ge-Se光纤在7.5~8.7 μm波段的平均损耗为4.8 dB/m,其中在7.7 μm处达到3.2 dB/m的最低损耗。利用中红外光参量放大器作为抽运源,抽运17 cm长的Ge-Se光纤探究谱宽和抽运波长、抽运功率的关系,获得了光谱宽度为1.5~11.2 μm的平坦超连续谱。
光纤光学 硫系玻璃 红外光纤 绿色环保 光纤损耗 超连续谱 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170618
1 宁波大学信息科学与工程学院高等技术研究院红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下,选择两组Ge-Se基的硫系玻璃组分进行对比实验研究。通过对比各组分的特性参数,优化出合适的玻璃组分,并进行光纤拉制。研究结果表明:随着碘的摩尔分数从5%增至40%,玻璃的红外透过性得到显著提高,近红外吸收的截止波长出现明显蓝移,光学带隙逐渐增大,折射率减小,色散零点波长蓝移,玻璃转变温度降低,热膨胀系数逐渐增大;通过截断法得到了2.5~11.5 μm光谱范围内的光纤损耗图谱,在5.9 μm处的最小光学损耗约为16.9 dB/m。
光纤光学 直接光学带隙 截断法 硫系玻璃 材料色散 零色散点波长 光纤损耗
1 宁波大学 信息学院 高等技术研究院 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院 南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
为了探究碘元素对贫S基(GeS1.5)100-xIx和(GeS2)100-xIx(x=5,10,20,30,40)两个系列玻璃性质的影响, 用快速真空和高温熔融淬冷技术制备了这两个系列的玻璃样品, 对比测试了两组样品的密度、近红外吸收光谱、红外透过光谱、折射率、光学带隙和热膨胀, 并在折射率数据的基础上计算了材料零色散波长.研究表明: 随着碘含量的增高, 近红外吸收截止波长发生明显的蓝移现象, 玻璃转变温度和软化温度明显下降, 玻璃的转变温度范围分别为222~330℃和236~332℃, 软化温度范围分别为267~375℃和282~364℃, 膨胀系数增大, 红外透过性明显提高, 光学带隙逐渐增大.通过扫描电子显微镜测定了玻璃组分的归一化质量比, 并对比了抽真空时有无液氮冷却情况下玻璃原料中碘的含量损失差异, 结果表明使用液氮冷却方法会增强玻璃中的杂质吸收峰.优化了玻璃制备工艺, 采用高温聚合物做保护层对(GeS1.5)60I40玻璃进行了拉丝实验, 测得其最低损耗为2.8 dB/m.
硫卤玻璃 光学带隙 材料色散 中远红外 光纤损耗 Chalcohalide glass Optical band gap Material dispersion Mid and far-infrared Loss of fiber
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
随着红外光纤制备技术的不断发展,低损耗、高非线性且结构完美的红外硫系光纤的研制迫在眉睫。采用了传统的熔融淬冷法和动态蒸馏纯化工艺制备了As40Se58Te2和As40Se60两种玻璃样品,基于两次多步挤压法制备了完美芯包阶跃结构的硫系光纤预制棒,在聚合物的保护下拉制出了损耗较低的阶跃型单模硫系玻璃光纤。结果表明:蒸馏纯化工艺可有效去除硫系玻璃中大部分杂质,2%摩尔百分比的Se被Te替换可有效实现小数值孔径并达到单模传输条件,采用截断法对单模硫系光纤进行了损耗测试,其最低损耗为1.66 dB/m(6.06 μm),工作波段为2.5~12 μm。以光参量放大器(OPA)为抽运源获得了覆盖1.5~13.2 μm(40 dB带宽)的超连续谱输出,光纤有较好的中远红外传输性能和极高的光学非线性性能。
光纤光学 红外玻璃光纤 蒸馏纯化 非线性光学材料
宁波大学高等技术研究院, 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
用熔融淬冷技术制备了两组Ge-Sb-S三元体系的硫系玻璃, 获得了在不同Ge和Sb元素含量下制备所得玻璃的一系列物化及光谱学特性, 并结合拉曼光谱从玻璃微观结构层面对光学特性的变化进行了系统的分析。 利用基于平均配位数(Z)的玻璃网络限制理论直观地描述了网络结构的变化趋势, 发现当玻璃的Z值超过2.6时, 其相应的拉曼谱上会有明显的新峰出现, 说明玻璃的网络结构产生了阈值行为且结构组成发生了明显变化, 具体表现为非金属化合键的减少和金属化合键的增加。 玻璃网络中新功能团的形成改变了玻璃整体键能的大小, 进而影响了玻璃的能带结构, 从而玻璃的光学带隙(Eopg)值也随着Z值的变化表征出相应的阈值行为。
硫系玻璃 阈值行为 平均配位数 拉曼光谱 光学带隙 Chalcogenide glasses Threshold behavior Mean coordination number Raman spectra Optical band gap 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3163
1 宁波大学 高等技术研究院 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
利用传统熔融-淬冷工艺制备了65GeS2-15Ga2S3-(20-x)CsCl-xCsI(x=0, 5, 10, 15, 20)系列硫卤玻璃；通过测试该系列玻璃样品的密度、显微硬度、可见/近红外吸收光谱、红外透射光谱、喇曼谱、XRD衍射谱、玻璃转变温度等，对其进行了系统研究.结果表明：该系列玻璃具有较宽的成玻范围，在0.42～12 μm范围内具有良好的透过率;随着CsI含量（mol%）的增加，玻璃的密度逐渐增大；随着CsCl含量（mol%）的增加，光学带隙以及硬度逐渐增大；玻璃样品的玻璃转变温度随Cl－、I－的共掺比例发生明显变化, 当Cl－（mol%）：I－（mol%）=1时，玻璃转变温度最低.
硫卤玻璃 多光谱 共掺 光学带隙 红外透过 Chalcohalide glasses Multispectral Co-doped Optical band gap Infrared transmission 光子学报
2016, 45(10): 1016002
